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【摘 要】机器人技术是近年来发展起来的一门新兴学科，它综合了多学科的知识，可锻炼学生实践创新能力，能够满足培养宽口径、高素质、复合型人才的需要。本文提出了以机器人为平台，研究在课程体系（课堂教学、实验教学、课程设计、毕业设计等）改革、科技竞赛、科研开发等方面如何培养学生实践创新能力。
【关键词】机器人 实践创新能力 改革
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006－9682（2009）05－0080－02
【Abstract】Robotic technology is developed in recent years, combing the multi-disciplinary knowledge, training students to practice innovation, meeting the train high-quality, complex talent needs. This paper studies how to practice students cultivating innovation in the curriculum（teaching, laboratory teaching, curriculum design, graduate design, and so on）reform, science and technology competitions, scientific research and development with the robot as a platform.
【Key words】Robot Practice innovation Reform
一、前 言
21世纪的高等教育，应以培养具有基础理论扎实、知识面宽、创新能力强、综合素质高的应用性、复合性人才为发展方向；以新的教育教学理念改革人才培养模式；以时代对人才的需求转变教学观念、更新教学内容、探索教学手段，这样才能跟上时代发展脉搏，培养出具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。
近年来，机器人作为机械学、电子学、计算机技术、人工智能等学科的典型载体，被广泛作为我国高校教学和研究的选题之一，机器人赛事也方兴未艾。为了适应我国素质教育改革的潮流和创造型人才的培养需求，培养出既有创造性思维又有较强的动手能力的学生。为了加速推进全面素质教育改革进程，激发在校学生学习和动手实践的积极性，我们提出了以机器人为平台，研究学生实践创新能力培养体系的课题。
二、国内外现状分析
作为信息技术教育中重要的分支——机器人教育，不仅是综合知识的平台，而且也是锻炼动手能力、培养创新能力等综合素质的优秀平台。欧美国家对其相当重视，都已经制定出了全国范围的发展规划。
目前，国内已有部分高校研制开发出了较为成型的机器人教学研究设备，例如哈尔滨工业大学、清华大学等。清华大学以进口的MOTOMAN-SV3X小型工业机器人和国产的数控运动平台为基础，构建了开放式机构实验台，并规划和设计了一些基于发现式教学方法的实验，为学生发挥自己的创造力和想象力提供了一个开放的实验平台。另外，还有许多高校也正投入到相关产品的研发工作中，相信不久会有更多相应的产品问世。
根据国家科技部对国家重点实验室建设的指导思想及建设目标，结合世界机器人技术的发展趋势，面向国民经济发展与国家安全的重大需求，紧紧围绕机器人技术与系统这一主题，国内各高校如哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等都成立了机器人研究所，有些已经建成为国家重点实验室。
山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，学校以教学为中心，坚持“高质量地培养高素质人才”的办学思想，不断深化教育教学改革，初步形成了“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养模式，被山东省教育厅确定为教育教学综合改革最早的试点学校。建设智能机器人实训中心，以先进机器人技术自主创新研究平台、提升该领域创新能力、促进学科建设与发展为目的，以建设具有国内影响的机器人领域高层次优秀人才培养与凝聚基地，积极开展高水平学术交流与合作为己任，力争在机器人技术与系统方面建成具有国内重要影响
的重点实验室。
三、课题实践过程
实践性教学包括科研开发、课外科技活动、产品创新、实验教学、课程设计、毕业设计、认识与生产实习等，其核心任务是培养学生具有创造性思维理念与综合实践能力，这是学生就业与发展的基石；是学生从校门跨入社会的桥梁纽带；是学校培养出高质量工程技术人才的重要保证。本课题紧紧围绕“以机器人为平台，以提高学生实践创新能力为主线，以培养出社会急需的技术人才为目标”的思想，重点突出实践教学与能力培养相结合；科学新技术与工程实践应用相结合，探索出人才培养与提高创新能力的路子。主要从以下几方面入手：
1．课程教学方面
以机械电子工程学生为试点，大力开展与机器人技术相关的课程教学，广泛征求有关专家意见并汲取兄弟院校在此方面提供的宝贵经验，结合创新目的在机械电子工程本科教学计划中设置“机器人技术及应用”相关理论课程。在“传感器技术”、“机电一体化系统设计”等课程中添加专门章节介绍机器人相关技术。充分利用各种教育资源，采取多种教学手段，如多媒体技术、仿真技术现场演示，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人组装、调试等内容。
2．实验教学方面
废除陈旧的实验，减少验证性实验，增设综合性、设计性、创新性实验。以理论和实践相结合的形式，在实验课中，鼓励学生“大胆实践”，各种传感器、电路板的制作和焊接完全自己动手，机械传动机构尽可能熟练拆装。学生加深对机器人技术涉及的多学科门类的了解。
3．课程设计方面
将机器人开发平台引入课程设计中，让学生能够大胆提出设计思想，在平台的基础上进行结构改造、控制系统设计，单片机扩展、编程等项目，从而实现控制目的。
4．毕业设计方面
向毕业班学生开放此平台，鼓励他们在毕业设计中尽可能发挥自己的聪明才智，搞出一些有显著创新特色的项目。提出以智能机器人为开发平台的相关设计课题，根据学生各自的特点，可分成机构设计组、功能扩展组、软件设计组，几个组相互协调，齐头并进。给予一定的资助，能把学生的设计成果以创新产品形式制造出来。
5．科技竞赛方面
根据机器人技术涉及学科门类多、知识领域广的特点，同时也为了使更多的同学了解机器人科学，定期进行机器人课外活动，定期举办机器人讲座，在全校范围内组织机器人大赛，开设机器人比赛论坛，为机器人爱好者开辟一个发表新见解、交流新思想的窗口。
6．科研方面
让大学生参与到老师的机器人相关的科研项目中，为学生参与科研活动提供平台，可以使学生较早进入科研状态，对培养学生的科学创新意识极为有益。
四、效果分析
经过一年的实践，充分调动了教师和学生的积极性，提高了学生创新实践能力。学生掌握了机器人结构设计，控制系统设计、编程，传感器应用等技术，提高了综合应用知识的能力、分析与解决问题的能力、创新实践能力，符合高等教育“培养具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才”的培养目标，能够满足培养宽口径、高素质、复合型人才的需要。
【关键词】机器人 实践创新能力 改革
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006－9682（2009）05－0080－02
【Abstract】Robotic technology is developed in recent years, combing the multi-disciplinary knowledge, training students to practice innovation, meeting the train high-quality, complex talent needs. This paper studies how to practice students cultivating innovation in the curriculum（teaching, laboratory teaching, curriculum design, graduate design, and so on）reform, science and technology competitions, scientific research and development with the robot as a platform.
【Key words】Robot Practice innovation Reform
一、前 言
21世纪的高等教育，应以培养具有基础理论扎实、知识面宽、创新能力强、综合素质高的应用性、复合性人才为发展方向；以新的教育教学理念改革人才培养模式；以时代对人才的需求转变教学观念、更新教学内容、探索教学手段，这样才能跟上时代发展脉搏，培养出具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。
近年来，机器人作为机械学、电子学、计算机技术、人工智能等学科的典型载体，被广泛作为我国高校教学和研究的选题之一，机器人赛事也方兴未艾。为了适应我国素质教育改革的潮流和创造型人才的培养需求，培养出既有创造性思维又有较强的动手能力的学生。为了加速推进全面素质教育改革进程，激发在校学生学习和动手实践的积极性，我们提出了以机器人为平台，研究学生实践创新能力培养体系的课题。
二、国内外现状分析
作为信息技术教育中重要的分支——机器人教育，不仅是综合知识的平台，而且也是锻炼动手能力、培养创新能力等综合素质的优秀平台。欧美国家对其相当重视，都已经制定出了全国范围的发展规划。
目前，国内已有部分高校研制开发出了较为成型的机器人教学研究设备，例如哈尔滨工业大学、清华大学等。清华大学以进口的MOTOMAN-SV3X小型工业机器人和国产的数控运动平台为基础，构建了开放式机构实验台，并规划和设计了一些基于发现式教学方法的实验，为学生发挥自己的创造力和想象力提供了一个开放的实验平台。另外，还有许多高校也正投入到相关产品的研发工作中，相信不久会有更多相应的产品问世。
根据国家科技部对国家重点实验室建设的指导思想及建设目标，结合世界机器人技术的发展趋势，面向国民经济发展与国家安全的重大需求，紧紧围绕机器人技术与系统这一主题，国内各高校如哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等都成立了机器人研究所，有些已经建成为国家重点实验室。
山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，学校以教学为中心，坚持“高质量地培养高素质人才”的办学思想，不断深化教育教学改革，初步形成了“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养模式，被山东省教育厅确定为教育教学综合改革最早的试点学校。建设智能机器人实训中心，以先进机器人技术自主创新研究平台、提升该领域创新能力、促进学科建设与发展为目的，以建设具有国内影响的机器人领域高层次优秀人才培养与凝聚基地，积极开展高水平学术交流与合作为己任，力争在机器人技术与系统方面建成具有国内重要影响
的重点实验室。
三、课题实践过程
实践性教学包括科研开发、课外科技活动、产品创新、实验教学、课程设计、毕业设计、认识与生产实习等，其核心任务是培养学生具有创造性思维理念与综合实践能力，这是学生就业与发展的基石；是学生从校门跨入社会的桥梁纽带；是学校培养出高质量工程技术人才的重要保证。本课题紧紧围绕“以机器人为平台，以提高学生实践创新能力为主线，以培养出社会急需的技术人才为目标”的思想，重点突出实践教学与能力培养相结合；科学新技术与工程实践应用相结合，探索出人才培养与提高创新能力的路子。主要从以下几方面入手：
1．课程教学方面
以机械电子工程学生为试点，大力开展与机器人技术相关的课程教学，广泛征求有关专家意见并汲取兄弟院校在此方面提供的宝贵经验，结合创新目的在机械电子工程本科教学计划中设置“机器人技术及应用”相关理论课程。在“传感器技术”、“机电一体化系统设计”等课程中添加专门章节介绍机器人相关技术。充分利用各种教育资源，采取多种教学手段，如多媒体技术、仿真技术现场演示，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人组装、调试等内容。
2．实验教学方面
废除陈旧的实验，减少验证性实验，增设综合性、设计性、创新性实验。以理论和实践相结合的形式，在实验课中，鼓励学生“大胆实践”，各种传感器、电路板的制作和焊接完全自己动手，机械传动机构尽可能熟练拆装。学生加深对机器人技术涉及的多学科门类的了解。
3．课程设计方面
将机器人开发平台引入课程设计中，让学生能够大胆提出设计思想，在平台的基础上进行结构改造、控制系统设计，单片机扩展、编程等项目，从而实现控制目的。
4．毕业设计方面
向毕业班学生开放此平台，鼓励他们在毕业设计中尽可能发挥自己的聪明才智，搞出一些有显著创新特色的项目。提出以智能机器人为开发平台的相关设计课题，根据学生各自的特点，可分成机构设计组、功能扩展组、软件设计组，几个组相互协调，齐头并进。给予一定的资助，能把学生的设计成果以创新产品形式制造出来。
5．科技竞赛方面
根据机器人技术涉及学科门类多、知识领域广的特点，同时也为了使更多的同学了解机器人科学，定期进行机器人课外活动，定期举办机器人讲座，在全校范围内组织机器人大赛，开设机器人比赛论坛，为机器人爱好者开辟一个发表新见解、交流新思想的窗口。
6．科研方面
让大学生参与到老师的机器人相关的科研项目中，为学生参与科研活动提供平台，可以使学生较早进入科研状态，对培养学生的科学创新意识极为有益。
四、效果分析
经过一年的实践，充分调动了教师和学生的积极性，提高了学生创新实践能力。学生掌握了机器人结构设计，控制系统设计、编程，传感器应用等技术，提高了综合应用知识的能力、分析与解决问题的能力、创新实践能力，符合高等教育“培养具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才”的培养目标，能够满足培养宽口径、高素质、复合型人才的需要。